BPE 8.1 Problemlösestrategie

Zuletzt geändert von Holger Engels am 2024/07/30 22:13
Inhalt

K2 Ich kann Problemlösestrategien zur Behandlung neuer und unbekannter Fragestellungen anwenden
K2 K4 K5 Ich kann eigenständig einen Lösungsplan entwickeln und umsetzen
K2 K4 K5 Ich kann dafür geeignete Hilfsmittel anwenden
K2 K4 K5 Ich kann geeignete Problemlösestrategien auswählen und anwenden
K2 K1 K6 Ich kann über mein Vorgehen diskutieren und es reflektieren
K2 K1 K6 Ich kann meine Gedanken dokumentieren

Problemlösen mit der Strategie: Rückführungsprinzip

Es gibt Aufgaben, bei denen man das Problem mit Hilfe des eigenen Vorwissens auf ein bereits bekanntes und gelöstes Problem zurückführen kann. So lassen sich zum Beispiel Gleichungen der Form  x^4+2x^2+1=0 mit Hilfe Substitution (x^2=z) auf eine bekannte quadratische Gleichung zurückführen z^2+2z+1=0, welche dann z.B. mit der abc - Formel gelöst werden kann.

Das Produkt zweier gedachter natürlicher Zahlen ist 9897914.
Der Quotient der beiden Zahlen ist 6,5.
Bestimme die gesuchten Zahlen.

AFB   IKompetenzen   K2 K5Bearbeitungszeit   3 min
Quelle   Martina WagnerLizenz   CC BY-SA

Bestimme alle Lösungen, der folgenden Gleichungen:

  1. 2x+ \frac{2}{x}= 5
  2. sin⁡(x)+2 sin⁡(x)cos⁡(x)=0 im Intervall   [0; 2π]
  3. (cos⁡(x))^2=2 cos⁡(⁡x)-1 im Intervall [0; 2π]
AFB   IIKompetenzen   K2 K5Bearbeitungszeit   15 min
Quelle   Martina WagnerLizenz   CC BY-SA

Hilfsmittel: Orientierung an konkreten Beispielen

Es gibt Aufgaben bei denen allgemeine Aussagen abgeleitet werden sollen oder Parameteraufgaben, bei denen bestimmte Eigenschaften auf diese Parameter zurückgeführt werden sollen. Bei solchen Aufgaben kann es nützlich sein, sich den Sachverhalt an mehreren konkreten Spezialfällen / Zahlenbeispielen übersichtlich aufzuschreiben bzw. zu veranschaulichen. Diese Beispiele können helfen, Muster zu erkennen, welche dann zur gesuchten Aussage führen können.

Finde eine Formel, wie man die Summe der ersten n Kubikzahlen alternativ berechnen kann.

 Summe                        Ergebnis      Versuche zur alternativen Berechnung des E
 1³                           1            
 1³ + 2³                                   
 1³ + 2³ + 3³                              
 1³ + 2³ + 3³ + 4³                         
 1³ + 2³ + 3³ + 4³ + 5³                    
 1³ + 2³ + 3³ + 4³ + 5³ + 6³               
 …                                         
 1³ + 2³ + 3³ + 4³ + … + n³                
AFB   IIKompetenzen   K2 K4 K5Bearbeitungszeit   15 min
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Welche Nullstellen besitzen die Tangenten an den Graphen der e-Funktion?

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Strategie: Symmetrieprinzip

Bei manchen Aufgaben ist es geschickt sich die Symmetrieeigenschaften z.B. Achsensymmetrie bzw. Punktsymmetrie
zunutze zu machen. Durch diese Eigenschaft lassen sich manchmal weitere Größen bzw. Merkmale gewinnen, die bei der Lösung der Aufgabe helfen können.

Mit welchen zwei Symbolen geht die Reihe weiter?

Symbole ergänzen.PNG

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Quelle   Martina WagnerLizenz   CC BY-SA
  1. Ermittle einen Funktionsterm, der zur y-Achse symmetrisch ist und die beiden einfachen Nullstellen bei x = 1 und x = 3 besitzt.
  2. Ermittle einen Funktionsterm, der punktsymmetrisch zum Ursprung ist und eine doppelte Nullstelle bei x = 2 besitzt.
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Strategie: Fallunterscheidung

Bei manchen Aufgaben ist der Lösungsweg je nach Voraussetzung (Fall) unterschiedlich. Hier hilft es die Aufgabe für jede Voraussetzung bzw. jeden Fall einzeln zu lösen und die verschiedenen Lösungen im Anschluss zusammenzuführen. Diese Art der Lösung nennt man das Prinzip der Fallunterscheidung, da man die Aufgabe für jeden Fall einzeln betrachtet.

Für welche Werte von x hat die folgende Wurzel zwei, eine oder keine Lösung.

\sqrt{x^2-6x+8}

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Für welchen Wert von m hat das Schaubild der Funktion g mit

g(x)=0,5x^4+x^3+x^2+mx+2 mit dem Schaubild der Funktion f mit

f(x)=0,5x^4+x^3+1 zwei Schnittpunkte oder genau einen oder keinen Schnittpunkt.

AFB   IIKompetenzen   K2 K5Bearbeitungszeit   15 min
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Strategie: Zerlegungsprinzip

Bei Aufgaben bzw. Problemen, die sehr umfangreich oder komplex sind, ist es manchmal günstig diese in kleinere Teilprobleme zu zerlegen und diese Teilprobleme dann einzeln zu bearbeiten. Im Anschluss können die Lösungen der Teilprobleme zu einer Lösung zusammengeführt werden.

Bestimme alle Teiler der Zahl 3060.

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Gegeben ist die Gleichung:

0=(e^{3x}-6e^{2x}+8e^x)\cdot(x^5-6x^3+5x)\cdot\sin⁡(x)

 e  Bestimme alle Lösungen.
 g  Bestimme die Lösungen im Intervall [0;3,5]

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Kompetenzmatrix und Seitenreflexion

K1K2K3K4K5K6
I040130
II050350
III010010
Bearbeitungszeit gesamt: 0 min
Abdeckung Bildungsplan
Abdeckung Kompetenzen
Abdeckung Anforderungsbereiche
Eignung gemäß Kriterien
Umfang gemäß Mengengerüst